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发表于 2020-9-28 09:29:32
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本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑
* f( M6 ?! S$ ]
% n7 Y& h( X7 b4 P# v0 Z95%与99.6%的区别不仅仅是塔板数问题,更主要是氮-氧精馏分离还是氩-氧分离的区别,氮-氧分离较容易,所需回流液少;氩-氧分离困难,需要更多回流液。
P K% u) e5 y0 P2 ]3 c5 `* a+ f: a: F& s; l* F% g: H
空气中氩含量虽不到1%,但占上塔理论塔板总数40%的上塔下部是没有氮组分的,上塔有40%的填料是氩-氧分离。换言之,上塔氮-氧二元计算所需理论塔板数可以减少40%,而且所需回流液体量也大幅减少,但二元计算实际相当于没有进行氩-氧精馏分离,也就只能生产95%纯度的氧产品。
% P: O3 v! `8 T2 \1 z/ R* k9 I
* r# r6 K4 _ J" x7 b% s+ {先估计氮-氧精馏分离所需回流液量。你的单塔进料按氮78%氧22%,氩与氧接近,归于氧气中。压力30kPa时,进料口处氮-氧相对挥发度大约3.8,设平衡液相中氮含量是x,那么氧含量是(1-x),立出相对挥发度计算式:
( l' G( @2 z; m(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8/ J. v3 a4 E3 @5 x
解出x=0.483
: q9 L& J. F% L, h, `: ~5 @0.78/0.483=1.615
( P- i/ D5 C) H, m( N3 T; {) M8 J即进料口以下液气比不能大于1.615。
' Q1 [. t! j4 E$ a; `: X# X2 D" i氧产量0.22,那么回流液体量不能小于1.615/(1.615-1)*0.22=0.58
; V1 l) F; S1 o* W下塔空气潜热大约是上塔空气进料口处的0.9倍,所以需要的进下塔空气量比例大约是0.58/0.9=0.644
7 f" n9 f7 ~0 q9 o: E分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m3, m% r, f( y. J( U
; E) a: ~5 } \
再估计氩-氧精馏所需回流液量。假设上塔氮组分=0时,氩含量0.1,氧含量0.9,氩-氧相对挥发度1.5,设平衡液相中氩含量x,那么氧含量是(1-x),立出计算式:
( W9 G' j8 \2 _6 ?7 Q! J(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.0699 N. _3 S8 h( m* d3 N+ `5 O% |
0.1/0.069=1.456 K4 ^. O1 I4 N4 @$ C- k
氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.677
) I7 T) _9 k3 k: s2 n4 h$ f上塔下部气液相潜热是下塔空气的1.29倍,分离空气量50000m3时,
: O1 z% ]: S h2 H8 K热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m38 }; T% [$ N$ C6 Z- K& }
8 ]8 {2 m W( s) B4 I1 U" J氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。$ {- ~+ b- ~- O( y U
& a; j, h, p1 S0 t1 o. z2 Q空气循环指空气先降温,空气产品(氧气、氮气)又升温的过程。如林德循环、克劳特循环、卡皮查循环…… |
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